Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Конденсатор - це теплообмінний апарат, у якому пара холодильного агента охолоджується і конденсується при відведенні теплоти. Пара охолоджується середовищем (повітрям або водою).
За видом охолоджувального середовища розрізняють конденсатори з повітряним охолодженням (ребристо-змійовикові і листотрубні з примусовою і природною циркуляцією повітря), водяним охолодженням (горизонтальні й вертикальні кожухотрубні, кожухозмійовикові) і водоповітряним охолодженням (зрошувальні і випарні).
Конденсатори з водяним охолодженням мають інтенсивну теплопередачу і компактну конструкцію. Однак повітряне охолодження конденсатора є більш доцільним (простота монтажу, експлуатації, економія води).
У конденсаторах теплота від холодильного агента передається охолоджувальному середовищу через розподільну стінку. Кількість теплоти, що передається (за одиницю часу), тобто тепловий потік у конденсаторі, визначають за формулою
Q = kF&, (3.42)
де Q - тепловий потік, Вт;
k - коефіцієнт теплопередачі, дорівнює кількості теплоти, що переходить від холодильного агента до охолоджувального середовища через стінку з поверхнею 1 м2 за одиницю часу при різниці температур середовищ 1 К, Вт/(м2'К);
F - площа поверхні теплопередачі, м2;
вт - середній температурний напір між холодильним агентом і охолоджувальним середовищем.
Коефіцієнт теплопередачі в конденсаторах залежить від інтенсивності тепловіддачі холодильного агента й охолоджувального середовища, води чи повітря, а також від теплового опору стінки апарата. Коефіцієнт теплопередачі можна визначити з рівняння
(3.43)
де а\ \ а.г — коефіцієнти тепловіддачі холодильного агента та охолоджувального середовища. Вони дорівнюють кількості теплоти, що переходить відповідно від холодильного агента до стінки з поверхнею 1 м2 чи від поверхні стінки до охолоджувального середовища за одиницю часу при різниці між температурами середовища і поверхні стінки 1 К, Вт/(м -К);
д„ - товщина окремих шарів стінки, м;
Я„ - коефіцієнт теплопровідності окремих шарів стінки дорівнює кількості теплоти, що проходить крізь стінку однорідного матеріалу товщиною 1 м, площею поверхні 1 м2 за одиницю часу при різниці температур на поверхнях стінки 1 К, Вт/(м-К).
Зворотну коефіцієнтові теплопередачі величину — м2-К/Вт
К
називають загальним тепловим опором і визначають за формулою
(3.44)
Де
- тепловий опір тепловіддачі, м -К/Вт;
- сума теплових опорів теплопровідності всіх шарів стінки, м2-К7Вт.
Стінку конденсатора виготовляють з теплопровідних матеріалів (сталі, міді, алюмінію). Тепловий опір стінки значно збільшується при забрудненні, що з'являється в процесі експлуатації холодильної установки. Поверхня апарата, що стикається з холодильним агентом, який не розчиняє мастило, забруднюється мастилом, яке потрапляє разом з парами з компресора (у конденсаторах для R134a забруднення поверхні мастилом не спостерігається). На поверхні конденсатора, що стикається з охолодженою водою, відкладається водяний камінь. Відкрита поверхня забруднюється пилом. Крім забруднень, деякі покриття (наприклад, фарба на поверхні апарата) також значно збільшують тепловий опір. Значення коефіцієнтів теплопровідності деяких металів, а також осадів, забруднень і нальотів наведені в табл. З.9.
Таблиця 3.9
Метал | Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м-К) | Осади і покриття | Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м-К) |
Алюміній Бронза Цинк Латунь Мідь технічна Сталь нікелева Сталь вуглеводиста | 204 58 111 86 ЗОЇ 26 45 | Мастило Лід Снігова туба Водяний камінь Сіль NaCl СільСаС12 Забарвлення | 0,14 2,21 0,46 1,75 3,6 0,7 0,23 |
При експлуатації холодильної установки поверхню конденсатора необхідно регулярно очищувати.
Тепловіддача охолоджувального середовища - це процес теплообміну між водою чи повітрям і поверхнею стінки при їхньому безпосередньому зіткненні. Тепловіддача здійснюється шляхом конвекції і теплопровідності.
На інтенсивність тепловіддачі, що характеризується коефіцієнтом тепловіддачі а, впливає багато факторів; переважно це фізичні властивості середовища, характер і швидкість її руху (швидкість руху води в конденсаторі складає 1—2 м/с, повітря — 3—6 м/с).
Приблизні значення коефіцієнтів тепловіддачі охолоджувального середовища в конденсаторах становлять для води о=3500ч-4600 Вт/(м -К), для повітря при вільному русі о=Т,6-н12 Вт/(м2-К) і змушеному русі a=20+6Q Вт/(м2-К).
Інтенсивність тепловіддачі холодильного агента при конденсації залежить від характеру утворення конденсату і швидкості видалення його з поверхні, що передає тепло. За характером утворення рідини на стінці розрізняють плівкову, краплинну і змішану конденсації. В апаратах холодильної установки спостерігається плівкова конденсація холодильного агента. Плівка рідини на поверхні апарата збільшує тепловий опір тепловіддачі, тому її необхідно видаляти з поверхні.
При конденсації коефіцієнт тепловіддачі значно зменшується, якщо в парі міститься повітря. У цьому випадку біля холодної поверхні стінки утворюється повітряно-паровий шар з меншим вмістом пари, ніж в основному потоці. Це пояснюється тим, що з цих шарів пар випадає у вигляді конденсату на холодну поверхню апарата. Повітряно-паровий шар перешкоджає рухові пари до поверхні конденсації і переходу теплоти, що викликає підвищення температури конденсації і тиску в конденсаторі.
Приблизні значення коефіцієнтів тепловіддачі при конденсації такі: для води 0=4500-7-1750 Вт/(м2-К), при щільності теплового потоку qF=5800r-T-17500BT/(M2-K), для R134a a=1200 -=- 2300 Вт/(м2-К).
Коли коефіцієнт тепловіддачі з одного боку стінки малий порівняно з коефіцієнтом тепловіддачі з іншого боку стінки, коефіцієнт теплопередачі за величиною буде наближатися до меншого значення коефіцієнта тепловіддачі. У цьому випадку інтенсивність теплопередачі можна підвищити шляхом збільшення поверхні (оребрінням) на стороні, що має менший коефіцієнт тепловіддачі. Наприклад, у конденсаторі з повітряним охолодженням з одного боку знаходиться конденсуючий R134a [осі = 1200-^2300 Вт/(м2-К)], а з іншого боку -повітря [<х2 = 20-ь60 Вт/(м2-К)]. У цьому випадку з боку повітря встановлюють ребра. Якщо R134a в конденсаторі охолоджують не повітрям, а водою, то сс2 буде більше, ніж аі, тому що коефіцієнт тепловіддачі з боку води буде а2=3500ч-4600 Вт/(м2-К)]. У цьому випадку ребра застосовують з боку R134a.
Ребра можуть складати одне ціле зі стінкою, або їх можна виготовляти окремо, а потім щільно з'єднувати з поверхнею труби. При насадці ребер повинен бути щільний контакт між стінкою і ребром, інакше в місці переходу теплоти від стінки до ребра буде великий тепловий опір.
Ефективність теплопередачі конденсатора характеризується не тільки коефіцієнтом теплопередачі k, але й щільністю теплового потоку
q = kF6m,
Середній температурний напір 9т графічно можна представити (рис.3.14) як висоту прямокутника, площа якого дорівнює площі, що знаходиться між лініями зміни температур холодильного агента й охолоджувального середовища вздовж поверхні F при рівних основах. Температуру холодильного агента приймають постійною,
рівною температурі конденсації, тому що випадіння конденсату спостерігається по всій поверхні апарата. Температура охолоджувального середовища змінюється криволінійно у процесі теплообміну, тому варто визначати середній логарифмічний температурний напір
Рис.3.14. Середній температурний
напір:
tK— температура конденсації холодильного агента; ҐЕ] і fB — температура води на початку і в кінці теплообміну; в1 ів2 -температурний напір на початку і в кінці теплообміну; вт - середній температурний напір
(3.45)
де в\ \&І - температурний напір на початку і в кінці теплообміну, К.
Якщо температурні на-
пори на початку і в кінці теплообміну трохи відрізняться і — <2,
Вг
можна застосовувати середній арифметичний температурний напір
(3.46)
Дата публикования: 2015-06-12; Прочитано: 524 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!